智能化全圖形汽車儀表的硬件系統(tǒng)架構(gòu)技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)涉及智能化全圖形汽車儀表的硬件系統(tǒng)架構(gòu)，由微處理器ＡＲＭ＋現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列ＦＰＧＡ組成，其中ＡＲＭ用于數(shù)據(jù)采集及系統(tǒng)控制，ＦＰＧＡ用于視頻處理及圖形描畫(huà)顯示，其特征在于：ＦＰＧＡ和ＡＲＭ之間的通信方式為ⅡＣ方式通訊或共享內(nèi)存方式，ＦＰＧＡ模塊通過(guò)ＡＶＡＬＯＮ／ＳＲＡＭ橋扮演ＡＲＭ處理器的靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器ＳＲＡＭ外設(shè)，將ＡＲＭ處理器傳送過(guò)來(lái)的圖片數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器ＳＤＲＡＭ內(nèi)，根據(jù)ＡＲＭ處理器指令推動(dòng)顯示繪圖陣列ＶＧＡ顯示器，完成多層混疊顯示、畫(huà)中畫(huà)顯示或畫(huà)點(diǎn)畫(huà)線繪圖功能。本發(fā)明專利技術(shù)采用了高效、靈活的ＡＲＭ＋ＦＰＧＡ構(gòu)架，ＡＲＭ完成外部數(shù)據(jù)采集、整理、分析、存儲(chǔ)等功能，ＦＰＧＡ現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列用于用戶界面的顯示。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于汽車電子儀表領(lǐng)域，具體涉及一種智能化全圖形汽車儀表 的硬件系統(tǒng)架構(gòu)。
技術(shù)介紹
汽車的電子控制程度和信息化水平在不斷的提高，同時(shí)各種車載設(shè)備 及信息服務(wù)也都在不斷增多。儀表系統(tǒng)作為傳統(tǒng)的信息顯示終端，有潛力 勝任新趨勢(shì)下顯示大量復(fù)雜信息的新要求。升級(jí)傳統(tǒng)儀表系統(tǒng)為新一代智 能化全圖形系統(tǒng)能夠很好滿足需求，并有傳統(tǒng)機(jī)械或機(jī)電式儀表無(wú)法替代 的優(yōu)勢(shì)。"智能化全圖形汽車儀表"在自主研發(fā)的軟硬件平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)多功能的智能化全圖形汽車儀表系統(tǒng)，將所有的車輛信息通過(guò)TFT液晶顯示屏顯 示以替代現(xiàn)有的指針式儀表，TFT( Thin Film Transistor)是指薄膜晶體 管，即每個(gè)液晶像素點(diǎn)都是由集成在像素點(diǎn)后面的薄膜晶體管來(lái)驅(qū)動(dòng)，從 而可以做到高速度、高亮度、高對(duì)比度顯示屏幕信息。具有以下9個(gè)方面 的主要功能1. 儀表系統(tǒng)核心系統(tǒng)，規(guī)格需根據(jù)具體車型設(shè)計(jì)，主要包涵傳統(tǒng)儀表的所有功能。 通過(guò)TFT液晶顯示圖形，滿足高實(shí)時(shí)性響應(yīng)，能夠接收來(lái)自CAN總線和傳 感器的信號(hào)，CAN (Controller Area Network )為控制器局域網(wǎng)，是國(guó)際 上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線之一 。2. 車輛信息系統(tǒng)通過(guò)收集的信息進(jìn)行車輛信息的診斷和分析，更加智能的監(jiān)控車輛的 性能和狀況，并給予用戶提示。3. 車載攝像系統(tǒng)基于系統(tǒng)的液晶屏，實(shí)現(xiàn)車載攝像功能。支持多路攝像，最多3路， 并具備防眩和夜視的功能，高端產(chǎn)品還可加入測(cè)距雷達(dá)。4. 車輛行馬史記錄系統(tǒng)汽車黑匣子，基于儀表系統(tǒng)的硬件，功能滿足國(guó)家汽車行駛記錄儀的 標(biāo)準(zhǔn)。5. 導(dǎo)航信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)筒明的導(dǎo)航功能。導(dǎo)航信息系統(tǒng)的顯示限于局部區(qū)域，應(yīng)不影響儀表系統(tǒng)的同時(shí)顯示。6. 車輛監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)夕卜連全球定位系統(tǒng)GPS (Global Positioning System)模塊和通 訊模塊，并通過(guò)監(jiān)控中心，進(jìn)行車輛防盜監(jiān)控和遠(yuǎn)程控制。7. 電^舌系統(tǒng)主要是通過(guò)藍(lán)牙與手機(jī)進(jìn)行通信，可進(jìn)行免提電話服務(wù)。8. 車載娛樂(lè)系統(tǒng)在車輛保證安全的同時(shí)，提供簡(jiǎn)單娛樂(lè)和游戲功能。9. 輔助駕駛安全系統(tǒng)主要包括巡航駕駛信息、安全防撞信息和夜間行車安全系統(tǒng)。 隨著汽車的電子控制程度不斷提高，汽車儀表的數(shù)字化、圖形化也成 為了未來(lái)汽車儀表的發(fā)展趨勢(shì)。智能信息終端不僅以圖形化的形式代替了 傳統(tǒng)的汽車儀表而且具有能提供大量、復(fù)雜的信息的優(yōu)點(diǎn)，而且還具有高 精度和高可靠性、 一表多用的功能、外形設(shè)計(jì)美觀、自由度高、滿足小型、 輕量化的要求、人性化的功能設(shè)計(jì)等特點(diǎn)，并且具有極強(qiáng)的可擴(kuò)展性。因 此智能信息終端成為現(xiàn)代汽車的發(fā)展新潮流，具有非常廣闊的發(fā)展空間。 同時(shí)高度集成的信息儀表也有更大的成本優(yōu)勢(shì)。 目前傳統(tǒng)儀表現(xiàn)狀如下國(guó)內(nèi)汽車儀表現(xiàn)狀 步進(jìn)電動(dòng)式汽車儀表，將是未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)汽車儀表的主導(dǎo)產(chǎn)品； 采用平面電子顯示技術(shù)的儀表正在逐步走向市場(chǎng)； 采用TFT的圖形化儀表市場(chǎng)完全空白； 部分廠家和科研院所有意向研發(fā)類似產(chǎn)品。現(xiàn)有車型上的產(chǎn)品都是以傳統(tǒng)機(jī)電式指針儀表為主，仍會(huì)出現(xiàn)機(jī)械或電 氣故障，影響測(cè)量的準(zhǔn)確性和可靠性，其性能有待進(jìn)一步提升；部分車型 增加了灰度液晶輔助顯示，但信息局限性大，功能有限且不具備可擴(kuò)展性。 查新記錄 數(shù)字圖形化汽車儀表/申請(qǐng)人康^^>〃中國(guó)專利公開(kāi)號(hào)1750048 汽;儀表信息系統(tǒng)/李波，、武漢理工大學(xué)自i化學(xué)院〃電子質(zhì) 量.-2005， (1) 帶CAN通信的汽車智能儀表系統(tǒng)/申請(qǐng)人東風(fēng)電動(dòng)車輛股份有限公司〃中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?00320115454 總線式汽車儀表總成(指針指示)/遼寧能發(fā)偉業(yè)汽車儀表有限公司//google.com 電子式汽車組合儀表〃google. com NJ1020系列組合儀表、NJ1035系列組合儀表/南京汽車儀表廠 //google.com 汽車智能數(shù)字儀表的開(kāi)發(fā)/紀(jì)常偉，北京工業(yè)大學(xué)環(huán)境與能源工程學(xué) 院〃北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào).-2006， (4) 上述技術(shù)存在如下的相關(guān)問(wèn)題 現(xiàn)在液晶屏工作溫度為-30 85度，低溫達(dá)不到汽車要求的-45度 系統(tǒng)的穩(wěn)定性上還略差于傳統(tǒng)機(jī)械式儀表
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，而提供一種智能化 全圖形汽車儀表的硬件系統(tǒng)架構(gòu)，本專利技術(shù)采用了高效、靈活的ARM+FPGA構(gòu) 架，其中ARM (Advanced RISC Machine)是 一種高性能的32位精簡(jiǎn)執(zhí)令 運(yùn)算集微處理器，主要完成外部數(shù)據(jù)采集，整理，分析，存儲(chǔ)等功能，F(xiàn)PGA (Field Programmable Gate Array)即現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列，主要用于用戶 界面的顯示。智能化全圖形汽車儀表的硬件系統(tǒng)架構(gòu)，由微處理器ARM +現(xiàn)場(chǎng)可編 程門陣列FPGA組成，其中ARM用于數(shù)據(jù)采集及系統(tǒng)控制，F(xiàn)PGA用于;f見(jiàn)頻 處理及圖形描畫(huà)顯示，其特征在于FPGA和ARM之間的通信方式為IIC方 式通訊或共享內(nèi)存方式，F(xiàn)PGA才莫塊通過(guò)AVALON/SRAM橋扮演ARM處理器的 靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器SRAM外部設(shè)備，將ARM處理器傳送過(guò)來(lái)的圖片數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在 同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器SDRAM內(nèi)，根據(jù)ARM處理器指令推動(dòng)顯示繪圖陣列VGA 顯示器，完成多層混疊顯示、畫(huà)中畫(huà)顯示或畫(huà)點(diǎn)畫(huà)線繪圖功能。所述ARM由硬件層、硬件驅(qū)動(dòng)層、硬件抽象層、操作系統(tǒng)層、應(yīng)用程 序?qū)咏M成，在設(shè)計(jì)上采用分層結(jié)構(gòu)、分層設(shè)計(jì)、分層實(shí)現(xiàn)的方式，每一層的 內(nèi)部實(shí)現(xiàn)對(duì)其他層透明，下層只能被上層單向調(diào)用，各層間功能界定清晰、 接口明確，其中硬件層是整個(gè)嵌入式操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序運(yùn)行的硬件平臺(tái)，由具體的芯片、模塊、電子元件等各種硬件資源構(gòu)成。硬件驅(qū)動(dòng)層用于直 接驅(qū)動(dòng)這些硬件資源，硬件驅(qū)動(dòng)層包括擴(kuò)串口 、 IIC、主機(jī)外設(shè)接口 HPI( host peripheral interface)及芯片內(nèi)部硬件資源等，其作用在于隱藏系統(tǒng)的 硬件細(xì)節(jié)，向上層模塊提供對(duì)硬件操作的軟件接口；硬件抽象層將硬件驅(qū) 動(dòng)層的寄存器操作封裝起來(lái)，通過(guò)硬件抽象層接口向操作系統(tǒng)層以及應(yīng)用 程序?qū)犹峁?duì)硬件進(jìn)行抽象后的服務(wù)；當(dāng)操作系統(tǒng)層或應(yīng)用程序?qū)邮褂糜?件抽象層API進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，只要硬件抽象層API能夠在下層硬件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)，那么操作系統(tǒng)層和應(yīng)用程序?qū)拥拇a就可以方便的進(jìn)行移植，硬件抽 象層完全把系統(tǒng)軟件和硬件部分隔離開(kāi)來(lái)，這樣就使得系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)及應(yīng)用 程序的開(kāi)發(fā)和硬件設(shè)備無(wú)關(guān)。操作系統(tǒng)層通過(guò)調(diào)用硬件抽象層的接口，實(shí) 現(xiàn)其作為管理軟硬件資源的系統(tǒng)平臺(tái)和用戶控制算法的運(yùn)行平臺(tái)的功能， 而應(yīng)用程序?qū)釉诓僮飨到y(tǒng)的平臺(tái)上控制系統(tǒng)的運(yùn)作和行為，以實(shí)現(xiàn)各種具 體功能及應(yīng)用。所述FPGA內(nèi)部模塊劃分為NI0S2軟核模塊、AVALON/SRAM接口模塊、 SDRAM驅(qū)動(dòng)模塊、片內(nèi)RAM模塊、配置器件接口模塊、VGA驅(qū)動(dòng)模塊，各個(gè) 模塊之間由AVALON總線連接起來(lái)。實(shí)現(xiàn)智能化全圖形汽車儀表的方法，按以下步驟進(jìn)行1) 車輛信號(hào)采集ARM將各種車輛信號(hào)采集進(jìn)來(lái)，車輛信號(hào)采集包括 車速脈沖采集、轉(zhuǎn)速脈沖采集、油量水溫的AD采集、開(kāi)關(guān)信號(hào)采集等；2) 信號(hào)調(diào)理由于從發(fā)動(dòng)機(jī)直接采集過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)噪聲嚴(yán)重，是無(wú)法直 接用于顯示的，所以需要用數(shù)據(jù)處理算法對(duì)采集進(jìn)來(lái)的車速脈沖、轉(zhuǎn)速脈 沖信號(hào)進(jìn)行分析、調(diào)理、優(yōu)化處理；3) 信號(hào)按協(xié)議傳輸給FPGA:處理本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
智能化全圖形汽車儀表的硬件系統(tǒng)架構(gòu)，由微處理器ＡＲＭ＋現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列ＦＰＧＡ組成，其中ＡＲＭ用于數(shù)據(jù)采集及系統(tǒng)控制，ＦＰＧＡ用于視頻處理及圖形描畫(huà)顯示，其特征在于：ＦＰＧＡ和ＡＲＭ之間的通信方式為ＩＩＣ方式通訊或共享內(nèi)存方式，ＦＰＧＡ模塊通過(guò)ＡＶＡＬＯＮ／ＳＲＡＭ橋扮演ＡＲＭ處理器的靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器ＳＲＡＭ外部設(shè)備，將ＡＲＭ處理器傳送過(guò)來(lái)的圖片數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器ＳＤＲＡＭ內(nèi)，根據(jù)ＡＲＭ處理器指令推動(dòng)顯示繪圖陣列ＶＧＡ顯示器，完成多層混疊顯示、畫(huà)中畫(huà)顯示或畫(huà)點(diǎn)畫(huà)線繪圖功能。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：朱敦堯，謝斌，張俊峰，連迅，溫小華，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：武漢光庭汽車電子有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：83[中國(guó)|武漢]